DE3510787A1

DE3510787A1 - Verfahren zum reduzieren von eisenerzen im hochofen unter zusatz kohlenwasserstoffhaltiger rueckstaende

Info

Publication number: DE3510787A1
Application number: DE19853510787
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dieter Dipl.-Ing. 4350 Recklinghausen Klein
Original assignee: Veba Oel Entwicklungs 4650 Gelsenkirchen GmbH; Veba Oel Technologie und Automatisierung GmbH
Current assignee: KLEIN, WOLF-DIETER, DIPL.-ING., 4350 RECKLINGHAUSE
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1986-09-25

Description

Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen im Hochofen
unter Zusatz kohlenwasserstoffhaltiger Rückstände Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen im Hochofen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Nach der DE-AS 27 37 586 ist ein Verfahren zum Reduzieren von Eisener-zen im Hochofen mit einem Reduktionsmittel, das mindestens teilweise aus Ölen besteht, bekannt, bei dem as Öle Pyrolyseöle, die bei der thermischen oder katalytischen Spaltung von Erdöl fraktionen entstehen, als Kohlenstoffträger bei der Reduktion verwendet werden.
Bei Hydrierprozessen zur verflüssigenden Hydrierung von Kohle fallen erhebliche Mengen an Hydrierrückständen an, die nicht einfach deponiert werden kön-.nen und für die wegen ihrer Inhaltswertstoffe ein wirtschaftlicher Anreiz besteht, sie weiter auszunutzen.
Es ist bekannt, derartige Rückstände beispielsweise durch Vergasung weiter zu verwerten, wobei die auf Basis Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltenen Wertstoffe für die Wasserstofferzeugung herangezogen werden. Als Abfallstoff entsteht ein im wesentlichen mineralischer schlackenartiger Rückstand, der deponierbar ist.
Bei der Verkokung von Hydrierrückständen erfolgt eine Crackung und Abspaltung leichterer Kohlenwasserstoffbestandteile in Form von Mittelöl und Schweröl, wobei ein petrolkoksähnlicher Feststpff mit einem entsprechend erhöhten Anteil an mineralischen Bestandteilen zurückbleibt.
Auch durch Schwelung können aus Hydrierrückständen restliche Kohlenwasserstoffbestandteile bei der Schweltemperatur abgetrieben und gewonnen werden.
Als Rückstand entsteht ein Schwelkoks mit ebenfalls erhöhten Anteilen an mineralischen Bestandteilen.
Ferner ist es bekannt, derartige Hydrierrückstände oder auch die kohlenstoffhaltigen Rückstände aus der Verkokung oder Schwelung von Hydrierrückständen als Zumischbestandteile in thermischen Verbrennungsprozessen beispielsweise zur Dampferzeugung oder Energiegewinnung zu verwerten.
Die angegebenen Verfahren zur Verwertung der Inhaltswertstoffe von Rückständen aus Hydrierprozessen sind wegen der schwierigen Handhabbarkeit der eingesetzten Rückstände insbesondere bei den Verfahren der Vergasung, Verkokung oder Schwelung technisch nur in aufwendiger Weise zu realisieren. So wird in der deutschen Patentanmeldung 33 37 622 bei einem Verfahren zur Aufarbeitung von Rückständen der Kohlehydrierung vorgeschlagen, den Hydrierrückstand einer Vakuumdestillation sowie einer Schwelung in einer Schneckenmaschine zu unterziehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem die auf Basis Kohlenstoff und Wasserstoff in kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen enthaltenen Inhaltswertstoffe bei der Reduktion von Eisenerzen im Hochofen mitverwertet und die ebenfalls in diesen Rückständen enthaltenen erheblichen Mengen an Schwermetallverbindungen, insbesondere Eisenverbindungen, in einfacher Weise einer Wiederverwertung zugeführt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Verfahren der eingangs angegebenen Art Hydrierrückstände aus der verflüssigenden Hydrierung von Kohle unter Druck und erhöhter Temperatur mit wasserstoffhaltigen Gasen eingesetzt werden.
Die Beschickungsstofie des Hochofens sind das Eisenerz, beispielsweise Magneteisenstein, Roteisenstein, Brauneisenstein oder Spateisenstein, die als Begleitsubstanzen noch insbesondere Kalk, Kieselsäure und Tonerde als sogenannte Gangart sowie Nebenbestandteile mit Gehalten an Mangan, Phosphor, Schwefel, Arsen, Kupfer, Titan, Vanadium enthalten. Bei dem Hochofenprozeß müssen zusätzlich noch die bekannten Schlackenbildner sowie Kohlenstoff als Ener- gielieferant sowie als Reduktionsmittel zugesetzt werden. Abgesehen von Spezialverfahren wird als Kohlenstofflieferant Steinkohlenkoks (Hüttenkoks) zusammen mit dem Eisenerz und den übrigen Beschikkungsstoffen in schachtartige Öfen eingesetzt und durch eine Düsenreihe werden Heizöl sowie Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft, die im allgemeinen vorgewärmt sind, in den Hochofen eingeblasen.
Der vorgeschlagene Einsatz der bezeichneten Hydrierrückstände beinhaltet den Vorteil, daß die sogenannten Aschebestandteile zum einen als Schlackenbildner und im Falle der Anwesenheit von z. B. Eisenverbindungen aus dem zugesetzten Hydrierungskatalysator der Eisengewinnung zugerechnet werden können.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Hydrierrückstände weisen aber die dem eingesetzten Steinkohlenkoks zukommenden Eigenschaften der Druck-, Sturz- und Abreibfestigkeit nicht auf, so daß - auch wegen der vergleichsweise begrenzten Mengen - der konventionelle Hochofenprozeß mit diesen Rückständen allein nicht zu betreiben wäre. Es kommt nur die Zumischung der Rückstände in Betracht, wobei die Rückstandszugabe mit der Beschickung des Hochofens zusammen mit dem Hüttenkoks von oben erfolgen kann oder auch durch gemeinsames Einblasen mit dem Heißwind in den Hochofen.
Der Einsatz von Hydrierrückständen, die vorher einem Coking-Verfahren, einer Verschwelung oder Vakuum- destillation unterzogen worden sind, in einem Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen im Hochofen neben den bekannten Reduktionsmitteln, stellt eine bevorzugte Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens dar.
Rückstände der verflüssigenden Kohlehydrierung, die in einer Vakuumkolonne oder einem nachgeschalteten Coker oder Schweler weiter ausgenutzt worden sind, stellen bei Raumtemperatur spröde oder springharte Substanzen dar, die nach dem Erstarren zerkleinert als Stückgut zusammen mit dem Hüttenkoks aus dem Hochofen zugegeben oder in feinerer Zerteilung oder auch als Feststoff-Wasser-Suspension mit dem Heißwind eingeblasen werden können.
Ein typischer- Vakuumrückstand der Hydrierung einer hydrierfähigen Steinkohle des Ruhrgebiets enthielt 3.6 Gew.-% (wasserfrei, nachfolgend wf) Flüchtige, 27 Gew.-% wf Asche ei 815 "C und 2,7 Gew.-% wf Gesamt.schwefel. Der Rest auf 100 Gew.-% besteht aus höhermolekularen kohlenstoffhaltigen Produkten. Der Heizwert betrug 26500 kJ/kg wf und die Viskosität wurde zu 249,8 "C mPa.s bestimmt. Hauptkomponenten der Asche sind SiO2, Al203 und Fe203 mit einem Anteil von mehr als 80 Gew.--&, bezogen auf die Gesamtaschemenge. Sonstige Komponenten des Vakuumrückstandes waren hauptsächlich Ba, Sr, Zn, Cr, V, Mn, Pb.
Die Elementaranalyse der erfindungsgemäß zu verarbeitenden Rückstände liegt hinsichtlich der Wertstoffe Kohlenstoff und Wasserstoff typisch bei 65 bis 90 Gew.-% wf organischem Kohlenstoff und 3 bis 5 Gew.-% wf Wasserstoff.
Die zwei prinzipiell für das vorliegende Verfahren gegebenen Möglichkeiten der Rückstandsverhüttung, nämlich durch Einblasen in die Heißwindzuführung oder durch Zuführung mit der Beschickung sind in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung schematisch gezeigt.
Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung: 1 - Beschickung 2 - Rückstand-Zugabe 3 - Heißwind bzw. Heißsauerstoff 4 - Gichtgasabzug 5 - Schlackenabzug 6 - Roheisenabzug 7 - Ringleitung 8 - Hochofen - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Reduzieren von Eisenerzen im Hochofen mit einem Reduktionsmittel, das mindestens teilweise aus kohlenwasserstoffhaltigen Rückständen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Hydrierrückstände aus der verflüssigenden Hydrierung von Kohle unter Druck und erhöhter Temperatur mit wasserstoffhaltigen Gasen eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hydrierrückstände, die vorher einer Vakuumdestillation, einem Coking-Verfahren oder einer Verschwelung unterzogen worden sind, eingesetzt werden.